CN110308683A - 物联网智能电器开关控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物联网智能电器开关控制系统及其控制方法，涉及电器开关物联网智能控制的技术领域，包括云服务器、控制信息处理器、智能无线发射器和智能开关控制盒，所述云服务器与控制信息处理器通过互联网联网实现数据交换，所述控制信息处理器、智能无线发射器和智能开关控制盒使用UHF无线联网实现数据交换进而实现电器设备开关的智能控制。本发明具备结构简单、实施方式方便、功能灵活、使用简单及适用性好等优点。

Description

物联网智能电器开关控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及电器开关物联网智能控制的技术领域，尤其是指一种物联网智能电器开关控制系统及其控制方法。

背景技术

现有的电器开关控制主要有三种方式，一是机械开关控制方式，主要利用金属导体的闭合与断开实现用电器的开关控制，这种控制方式使用机械开关控制对应的电器对象，这种控制方式的成本低廉，容易实现、操作简单而且坚固耐用，是目前电器控制的主流方式，但其功能固定、扩展应用麻烦、使用方便性欠佳；二是遥控方式，主要使用遥控器实现用电器的开关与功能切换，这种控制方式是使用遥器对电器进行控制，这种控制方式的成本比较低，容易实现而且操作方便，是目前电器控制的常用方式，但由于遥控器一般都由电器生产商配套提供与配套电器使用，不同电器的遥控器或者是不同生产商提供的同类电器的遥控器几乎是不能通用，因此也给使用者带来麻烦与不便；三是使用定制化的物联网控制系统，通过使用物联网控制技术实现电器的开关控制与功能切换，这种方式是由相关厂商按用户要求定制网络化的电器控制系统，可以实现电器开关控制的网络化与智能化，功能相对灵活，使用方便，但价格昂贵，实现困难，通用性差，维护不方便，对实施与维护的人员技术要求极高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种结构简单、实施方式方便、功能灵活、使用简单及适用性好的基于UHF无线通讯与互联网的物联网可编程的智能电器开关控制系统及其控制方法，主要应用于家庭、酒店、宾馆、公寓、写字楼和厂房等需要智能控制的场合。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：物联网智能电器开关控制系统，包括云服务器、控制信息处理器、智能无线发射器和智能开关控制盒，其中，

所述云服务器用于对控制信息处理器的信息进行处理，从而为终端用户提供相对应的控制信息处理器的操作信息；

所述控制信息处理器根据用户配置的功能处理云服务器、智能无线发射器和智能开关控制盒的数据，并将这些数据通过UHF无线网络发送至相对应的智能无线发射器和智能开关控制盒；

所述智能无线发射器根据其所接收到的控制信息处理器的数据执行相应的任务；

所述智能开关控制盒根据其所接收到的控制信息处理器的数据执行相应的任务，并通过其上的电器开关输入状态检测电路检测电器机械开关的状态，从而触发相对应的电器控制输出电路，将开关的状态数据发送至控制信息处理器并生成对应的任务数据，实现将普通电器设备的开关转换为物联网智能开关；

所述云服务器与控制信息处理器通过互联网联网实现数据交换，所述控制信息处理器、智能无线发射器和智能开关控制盒使用UHF无线联网实现数据交换进而实现电器设备开关的智能控制。

进一步，所述云服务器集成有WEB服务软件、物联网系统服务软件和用户与控制信息处理软件。

进一步，所述控制信息处理器采用嵌入式控制信息处理系统，用于物联网的数据处理与指令解释，该控制信息处理器包括有第一电源、第一微处理器、第一WIFI无线通讯模块和第一UHF无线通讯模块，所述第一电源与第一微处理器相连接，用于将12V直流电源转换为供其它部分使用的3.3伏直流电源，所述第一微处理器分别与第一WIFI无线通讯模块和第一UHF无线通讯模块相连接，通过第一WIFI无线通讯模块和第一UHF无线通讯模块实现互联网与物联网的数据传递。

进一步，所述第一微处理器的芯片为STM32系列芯片；所述控制信息处理器还配置有第一程序下载接口和时钟日历电路，所述第一程序下载接口和时钟日历电路分别与第一微处理器的芯片相连接。

进一步，所述智能无线发射器包括有第二电源、第二微处理器、第二UHF无线通讯模块和无线发射器，所述第二电源与第二微处理器相连接，用于将220伏交流电或者将电池电源转换为可供电路使用的3.3伏直流电源，所述第二微处理器分别与第二UHF无线通讯模块和无线发射器相连接，所述第二UHF无线通讯模块用于与控制信息处理器交换数据，所述无线发射器用于将控制信号发送至相对应的电器设备。

进一步，所述智能无线发射器还配置有第二程序下载接口，所述第二程序下载接口与第二微处理器的芯片相连接。

进一步，所述智能开关控制盒包括有第三电源、第三微处理器、第三UHF无线通讯模块、电器开关输入状态检测电路和电器控制输出电路，所述第三电源与第三微处理器相连接，用于将220伏交流电转换为可供电路使用的12伏和3.3伏直流电源，所述第三UHF无线通讯模块、电器开关输入状态检测电路和电器控制输出电路分别与第三微处理器相连接，所述第三UHF无线通讯模块用于与控制信息处理器交换数据，所述电器开关输入状态检测电路用于将电器设备机械开关的状态转换为数字信号并通过网络发送至控制信息处理器，所述电器控制输出电路用于控制电器设备的开关。

进一步，所述电器控制输出电路用于智能开关控制盒出故障时，恢复机械开关的原有功能。

进一步，所述第三微处理器的芯片为8051系列芯片；所述智能开关控制盒还配置有第三程序下载接口，所述第三程序下载接口与第三微处理器的芯片相连接。

上述物联网智能电器开关控制系统的控制方法，具体如下：

智能开关控制盒上电后自动切断原电器开关的控制回路，并进入开关信号检测状态以及进行UHF无线联网，当检测到开关被触发，即对开关所对应的控制回路进行开关切换控制，同时开关触发信息会通过UHF无线通讯网络发送至控制信息处理器；

控制信息处理器接收到开关触发信息后会根据信息的内容去寻找信息所对应的功能指令，控制信息处理器会根据功能指令重新生成系统控制信息，新生成的控制信息通过网络发送至控制系统内所有的物联网设备及云服务器，物联网设备根据控制信息执行相应的动作；

开关触发信息也能够是由用户终端产生，用户使用终端设备登陆到控制系统的控制界面，点击界面上的开关按钮后，开关信息先是发送至云服务器，然后再由云服务器发送至控制信息处理器执行来自用户终端的开关信息。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本发明具有系统模块与网络化的优点，即系统上的各个产品都以模块的形式存在，并通过UHF无线通讯方式网络化。

2、本发明具有模块功能独立化与程序化的优点，即系统上的各个模块都有各自的独立功能，同时又可以接受控制信息处理器的可编辑程序控制。

3、本发明的实施方式方便且成本低廉，即利用现有的线路就可以将普通电器开关转换为物联网智能开关，无须增加过多的设备及重新走线。

4、本发明的功能更新简单快捷，无须整改用电线路与设备，用户就可以自由编辑各个模块的功能。

5、本发明有效利用现有网络与终端资源，系统通过WIFI接入互联网，并可以执行用户终端的操作命令。

6、本发明使用BS架构，用户无需安装额外的APP，使用浏览器或微信即可开启系统的操作界面。

7、本发明单个模块的故障不影响整个系统的使用，模块故障时可以自行切换至原有的控制方式，不影响用户的原有功能。

附图说明

图1为本发明在具体实施之前的照明电路示意图。

图2为本发明在具体实施之后的照明电路示意图。

图3为本发明的网络拓扑图。

图4为本发明的控制信息处理器的结构框图。

图5为本发明的智能无线发射器的结构框图。

图6为本发明的智能开关控制盒的结构框图。

图7为本发明的智能开关控制盒的接线图。

图8为本发明的智能开关控制盒开关信息处理方法流程图。

图9为本发明的用户终端开关信息处理方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

如图3至图7所示，本实施例所述的物联网智能电器开关控制系统，包括云服务器M0、控制信息处理器M1、智能无线发射器M2、三个智能开关控制盒(分别为智能开关控制盒M3、智能开关控制盒M4和智能开关控制盒M5)，所述云服务器M0与控制信息处理器M1通过互联网联网实现数据交换，所述控制信息处理器M1、智能无线发射器M2、智能开关控制盒M3、智能开关控制盒M4和智能开关控制盒M5使用UHF无线联网实现数据交换进而实现电器设备开关的智能控制。

其中，所述云服务器M0集成有WEB服务软件、物联网系统服务软件和用户与控制信息处理软件，用于对控制信息处理器M1的信息进行处理，从而为终端用户提供相对应的控制信息处理器M1的操作信息。

所述控制信息处理器M1采用嵌入式控制信息处理系统，用于物联网的数据处理与指令解释，该控制信息处理器M1包括有第一微处理器U11、时钟日历电路U12、第一程序下载接口U13、第一WIFI无线通讯模块U14、第一UHF无线通讯模块U15和第一电源U16，所述第一电源U16与第一微处理器U11相连接，用于将12V直流电源转换为供其它部分使用的3.3伏直流电源，所述第一微处理器U11的芯片为STM32系列芯片，所述第一程序下载接口U13、时钟日历电路U12、第一WIFI无线通讯模块U14和第一UHF无线通讯模块U15分别与第一微处理器U11的芯片相连接，通过第一WIFI无线通讯模块U14和第一UHF无线通讯模块U15实现互联网与物联网的数据传递，该控制信息处理器M1根据用户配置的功能处理云服务器M0、智能无线发射器M2、智能开关控制盒M3、智能开关控制盒M4和智能开关控制盒M5的数据，并将这些数据通过UHF无线网络发送至相对应的智能无线发射器M2和相对应的智能开关控制盒。

所述智能无线发射器M2包括第二微处理器U21、第二程序下载接口U22、无线发射器U23、第二UHF无线通讯模块U24和第二电源U25，所述第二电源U25与第二微处理器U21相连接，用于将220伏交流电或者将电池电源转换为可供电路使用的3.3伏直流电源，所述第二程序下载接口U22、第二UHF无线通讯模块U24和无线发射器U23分别与第二微处理器U21相连接，所述第二UHF无线通讯模块U24用于与控制信息处理器M1交换数据，所述无线发射器U23用于将控制信号发送至相对应的电器设备，该智能无线发射器M2根据其所接收到的控制信息处理器M1的数据执行相应的任务。

所述智能开关控制盒M3、智能开关控制盒M4和智能开关控制盒M5均包括第三微处理器U31、第三程序下载接口U32、电器控制输出电路U33、第三UHF无线通讯模块U34、第三电源U35和电器开关输入状态检测电路U36，所述第三电源U35与第三微处理器U31相连接，用于将220伏交流电转换为可供电路使用的12伏和3.3伏直流电源，所述第三微处理器U31的芯片为8051系列芯片，所述第三程序下载接口U32、第三UHF无线通讯模块U34、电器开关输入状态检测电路U36和电器控制输出电路U33分别与第三微处理器U31相连接，所述第三UHF无线通讯模块U34用于与控制信息处理器M1交换数据，所述电器开关输入状态检测电路U36用于将电器设备机械开关的状态转换为数字信号并通过网络发送至控制信息处理器M1，所述电器控制输出电路U33用于控制电器设备的开关及用于相应的智能开关控制盒出故障时，恢复机械开关的原有功能，相应的智能开关控制盒根据其所接收到的控制信息处理器M1的数据执行相应的任务，并通过其上的电器开关输入状态检测电路U36检测电器机械开关的状态，从而触发相对应的电器控制输出电路U33，将开关的状态数据发送至控制信息处理器M1并生成对应的任务数据，实现将普通电器设备的开关转换为物联网智能开关。

如图8至图9所示，为本实施例上述物联网智能电器开关控制系统的控制方法，具体如下：

智能开关控制盒M3、智能开关控制盒M4和智能开关控制盒M5上电后分别自动切断原电器开关的控制回路，并进入开关信号检测状态以及进行UHF无线联网，当检测到开关被触发，即对开关所对应的控制回路进行开关切换控制，同时开关触发信息会通过UHF无线通讯网络发送至控制信息处理器M1；

控制信息处理器M1接收到开关触发信息后会根据信息的内容去寻找信息所对应的功能指令，控制信息处理器M1会根据功能指令重新生成系统控制信息，新生成的控制信息通过网络发送至控制系统内所有的物联网设备及云服务器M0，物联网设备根据控制信息执行相应的动作；

开关触发信息也可以是由用户终端产生，用户使用终端设备登陆到控制系统的控制界面，点击界面上的开关按钮后，开关信息先是发送至云服务器M0，然后再由云服务器M0发送至控制信息处理器M1执行来自用户终端的开关信息。

图1至图2示出了本发明的具体实施方式，由图1可见，本发明安装应用的场所为一公寓单元，要求控制单元内的电器设备包括照明用电、排气扇与常用电器设备。图2为安装物联网电器开关控制系统后的示意图，智能无线发射器M2用于控制客厅内的无线遥控电器设备，图中所有灯光与排气扇的开关控制回路均接入智能开关控制盒M3、智能开关控制盒M4和智能开关控制盒M5后再接到对应的电器设备。由图3网络拓扑图所示，控制信息处理器M1、智能无线发射器M2与智能开关控制盒M3、智能开关控制盒M4和智能开关控制盒M5通过UHF无线网络组成物联网络，控制信息处理器M1使用WIFI连接到互联网中的云服务器M0，用户终端通过互联网访问与操控物联网络中的设备与受控对象。

所述控制信息处理器M1的结构如图4所示，包括第一微处理器U11、时钟日历电路U12、第一程序下载接口U13、第一WIFI无线通讯模块U14、第一UHF无线通讯模块U15和第一电源U16，所述第一微处理器U11的芯片GY1可为STM32系列芯片，各电路、接口分别与第一微处理器U11(内置存贮器芯片GY1)相连接，时钟日历电路U12与芯片GY1的PB12、PB13、PB14相连接，第一程序下载接口U13与芯片GY1的NRST、PB2、PA9、PA10、BOOT0相连接，第一WIFI无线通讯模块U14与芯片GY1的PB10、PB11、PC8、PC9相连接，第一UHF无线通讯模块U15与芯片GY1的PB3、PD2、PC10、PC11、PC12、PA15相连接，第一电源U16为各部分电路提供电源。

智能无线发射器M2的结构如图5所示，包括第二微处理器U21、第二程序下载接口U22、无线发射器U23、第二UHF无线通讯模块U24和第二电源U25，第二程序下载接口U22、无线发射器U23和第二UHF无线通讯模块U24分别于第二微控制器U21相连接，第二电源U25为各部分电路提供电源。

智能开关控制盒M3、智能开关控制盒M4和智能开关控制盒M5，它们的结构如图6、图7所示，均包括第三微处理器U31、第三程序下载接口U32、电器控制输出电路U33、第三UHF无线通讯模块U34、第三电源U35和电器开关输入状态检测电路U36，所述第三微处理器U31的芯片IC1为8051系列芯片，各电路、接口分别与第三微控制器U31相连接，第三程序下载接口U32与芯片IC1的P3.0、P3.1相连接，电器控制输出电路U33与芯片IC1的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7相连接，第三UHF无线通讯模块U34与芯片IC1的P2.0、P3.3、P3.4、P3.5、P3.6、P3.7相连接，芯片IC1的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3分别外接下拉电阻与对地稳压管、用电阻连接到机械开关输出回路组成电器开关输入状态检测电路U36。

所述控制信息处理器M1、智能无线发射器M2、智能开关控制盒M3、智能开关控制盒M4和智能开关控制盒M5既具备独立功能，又通过UHF无线通讯组成物联网络，从而可以执行联动任务。

以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.物联网智能电器开关控制系统，其特征在于：包括云服务器、控制信息处理器、智能无线发射器和智能开关控制盒，其中：

所述云服务器用于对控制信息处理器的信息进行处理，从而为终端用户提供相对应的控制信息处理器的操作信息；

所述控制信息处理器根据用户配置的功能处理云服务器、智能无线发射器和智能开关控制盒的数据，并将这些数据通过UHF无线网络发送至相对应的智能无线发射器和智能开关控制盒；

所述智能无线发射器根据其所接收到的控制信息处理器的数据执行相应的任务；

所述智能开关控制盒根据其所接收到的控制信息处理器的数据执行相应的任务，并通过其上的电器开关输入状态检测电路检测电器机械开关的状态，从而触发相对应的电器控制输出电路，将开关的状态数据发送至控制信息处理器并生成对应的任务数据，实现将普通电器设备的开关转换为物联网智能开关；

所述云服务器与控制信息处理器通过互联网联网实现数据交换，所述控制信息处理器、智能无线发射器和智能开关控制盒使用UHF无线联网实现数据交换进而实现电器设备开关的智能控制。

2.根据权利要求1所述的物联网智能电器开关控制系统，其特征在于：所述云服务器集成有WEB服务软件、物联网系统服务软件和用户与控制信息处理软件。

3.根据权利要求1所述的物联网智能电器开关控制系统，其特征在于：所述控制信息处理器采用嵌入式控制信息处理系统，用于物联网的数据处理与指令解释，该控制信息处理器包括有第一电源、第一微处理器、第一WIFI无线通讯模块和第一UHF无线通讯模块，所述第一电源与第一微处理器相连接，用于将12V直流电源转换为供其它部分使用的3.3伏直流电源，所述第一微处理器分别与第一WIFI无线通讯模块和第一UHF无线通讯模块相连接，通过第一WIFI无线通讯模块和第一UHF无线通讯模块实现互联网与物联网的数据传递。

4.根据权利要求3所述的物联网智能电器开关控制系统，其特征在于：所述第一微处理器的芯片为STM32系列芯片；所述控制信息处理器还配置有第一程序下载接口和时钟日历电路，所述第一程序下载接口和时钟日历电路分别与第一微处理器的芯片相连接。

5.根据权利要求1所述的物联网智能电器开关控制系统，其特征在于：所述智能无线发射器包括有第二电源、第二微处理器、第二UHF无线通讯模块和无线发射器，所述第二电源与第二微处理器相连接，用于将220伏交流电或者将电池电源转换为可供电路使用的3.3伏直流电源，所述第二微处理器分别与第二UHF无线通讯模块和无线发射器相连接，所述第二UHF无线通讯模块用于与控制信息处理器交换数据，所述无线发射器用于将控制信号发送至相对应的电器设备。

6.根据权利要求5所述的物联网智能电器开关控制系统，其特征在于：所述智能无线发射器还配置有第二程序下载接口，所述第二程序下载接口与第二微处理器的芯片相连接。

7.根据权利要求1所述的物联网智能电器开关控制系统，其特征在于：所述智能开关控制盒包括有第三电源、第三微处理器、第三UHF无线通讯模块、电器开关输入状态检测电路和电器控制输出电路，所述第三电源与第三微处理器相连接，用于将220伏交流电转换为可供电路使用的12伏和3.3伏直流电源，所述第三UHF无线通讯模块、电器开关输入状态检测电路和电器控制输出电路分别与第三微处理器相连接，所述第三UHF无线通讯模块用于与控制信息处理器交换数据，所述电器开关输入状态检测电路用于将电器设备机械开关的状态转换为数字信号并通过网络发送至控制信息处理器，所述电器控制输出电路用于控制电器设备的开关。

8.根据权利要求7所述的物联网智能电器开关控制系统，其特征在于：所述电器控制输出电路用于智能开关控制盒出故障时，恢复机械开关的原有功能。

9.根据权利要求7所述的物联网智能电器开关控制系统，其特征在于：所述第三微处理器的芯片为8051系列芯片；所述智能开关控制盒还配置有第三程序下载接口，所述第三程序下载接口与第三微处理器的芯片相连接。

10.权利要求1至9任何一项所述物联网智能电器开关控制系统的控制方法，其特征在于，具体如下：

智能开关控制盒上电后自动切断原电器开关的控制回路，并进入开关信号检测状态以及进行UHF无线联网，当检测到开关被触发，即对开关所对应的控制回路进行开关切换控制，同时开关触发信息会通过UHF无线通讯网络发送至控制信息处理器；

控制信息处理器接收到开关触发信息后会根据信息的内容去寻找信息所对应的功能指令，控制信息处理器会根据功能指令重新生成系统控制信息，新生成的控制信息通过网络发送至控制系统内所有的物联网设备及云服务器，物联网设备根据控制信息执行相应的动作；

开关触发信息也能够是由用户终端产生，用户使用终端设备登陆到控制系统的控制界面，点击界面上的开关按钮后，开关信息先是发送至云服务器，然后再由云服务器发送至控制信息处理器执行来自用户终端的开关信息。